Disruption of electrical systemsEdit

今日の1859年の太陽嵐の規模の地磁気嵐が発生した場合、人工衛星、電力網、無線通信に何十億ドル、何兆ドルもの損害を与え、数週間、数ヶ月、あるいは数年に渡って修復できないような大規模な停電を引き起こす可能性があると示唆されています。

Mains electricity gridEdit

電線などの導体の近くで磁界が移動すると、導体に地磁気誘導電流が発生します。 これは、地磁気嵐の際に大規模に発生し（光ファイバー以前の電話線や電信線にも同様のメカニズムが影響していた、前述）、すべての長い送電線で起こります。 長くて何キロもある送電線は、この影響を受けやすい。 特に、中国、北米、オーストラリアの事業者、特に近代的な高圧・低抵抗の送電線がこの影響を受けます。

地磁気嵐によってこれらの線路に誘導される（ほぼ直接の）電流は、送電機器、特に変圧器に有害で、コアの飽和を引き起こし、性能を制限し（また、さまざまな安全装置を作動させ）、コイルやコアを加熱させます。 極端なケースでは、この熱によってトランスが動作不能になったり破壊されたりし、連鎖反応によってトランスが過負荷になることもあります。 ほとんどの発電機は、変圧器を介して系統に接続されており、系統に流れる誘導電流から隔離されているため、地磁気誘導電流によるダメージを受けにくい構造になっている。

Metatech corporationの調査によると、1921年に匹敵する強さの嵐が発生した場合、米国では300台以上の変圧器が破壊され、1億3000万人以上が停電し、数兆ドルの費用がかかるとのことです。 停電の範囲については議論があり、一部の議会証言では変圧器の交換や修理が完了するまで無期限の停電になる可能性があるとされています。 こうした予測に対し、北米電力信頼性公社の報告書では、地磁気嵐によって一時的に送電網が不安定になるが、高圧変圧器が広範囲に破壊されることはないと結論づけています。

変圧器が地磁気嵐の影響を受けやすいことに加えて、電力会社も地磁気嵐の影響を間接的に受ける可能性があります。 例えば、インターネット・サービス・プロバイダーは、地磁気嵐の際にダウンすることがあります（あるいは、ダウンした後もずっと稼働しないことがあります）。

宇宙天気予報センターやSOHO、ACEなどの宇宙天気衛星による地磁気嵐の警報・注意報を受けて、電力会社は変圧器を瞬間的に切り離したり、一時的に停電させたりして、送電設備の被害を最小限に抑えることができる。

CommunicationsEdit

高周波（3〜30MHz）の通信システムは、電波を長距離に反射させるために電離層を利用しています。 電離層の嵐は、すべての緯度において無線通信に影響を与えます。 ある周波数は吸収され、別の周波数は反射されるため、信号は急激に変動し、予想外の伝搬経路をたどることになります。 テレビ局や商業ラジオ局は太陽活動の影響をほとんど受けませんが、地上から空中へ、船から海岸へ、短波放送、アマチュア無線（主に30MHz以下の帯域）は頻繁に障害を受けます。

高周波数帯で運用されている軍の探知・早期警報システムも太陽活動の影響を受けます。 オーバーザホライズンレーダーは、電離層で信号を跳ね返し、航空機やミサイルの発射を遠方から監視します。 地磁気嵐が発生すると、このシステムは電波の乱れによって大きな障害を受けます。 また、一部の潜水艦探知システムでは、潜水艦の磁気信号を探知方法の一つとして採用している。

米連邦航空局は、通信の問題を認識して不要なメンテナンスを避けるために、太陽電波バーストの警告を日常的に受け取っています。 航空機と地上局が太陽の方向に揃うと、航空管制用の無線周波数に高レベルのノイズが発生することがあります。 また、UHF帯やSHF帯の衛星通信でも、地球局と衛星と太陽が一直線に並ぶと、このような現象が発生することがあります。 航空機に搭載されている衛星通信システムの不要なメンテナンスを防ぐため、エアサットワンはNOAAの宇宙天気予報センターから地球物理学的事象のライブフィードを提供しています。 エアサットワンのライブフィードにより、ユーザーは観測された宇宙嵐や予測された宇宙嵐を見ることができます。 地球物理学的な警告は、フライトクルーやメンテナンス担当者にとって、今後の活動や履歴が衛星通信やGPSナビゲーション、HF通信に影響を与えるかどうかを判断する上で重要です。

過去の電信線は、地磁気嵐の影響を受けていました。

かつての電信線は、データ回線に1本の長い線を何キロにもわたって使用し、地中を戻り線とし、電池から直流電力を供給していたため、後述する電力線と同様に、リング電流による変動の影響を受けやすかったのです。 地磁気嵐による誘導電圧・電流は、電池の極性から差し引くと信号が弱くなり、加えると過剰に強いスプリアス信号になるため、電池を外して誘導電流を電源とすることを覚えたオペレーターもいた。 極端な例では、誘導電流が大きすぎて受信側のコイルが炎上したり、オペレーターが感電したりしたこともあった。

地磁気嵐は、光ファイバでない限り、海底ケーブルを含む長距離電話回線にも影響を与えます。

通信衛星の損傷は、地上以外の電話、テレビ、ラジオ、インターネット回線にも影響を与えます。

ナビゲーションシステム

全地球測位衛星システム(GNSS)や、LORANや今は亡きオメガなどのナビゲーションシステムは、太陽活動によって信号の伝搬が妨げられると悪影響を受けます。 オメガシステムは、世界各地に設置された8台の送信機で構成されていました。 航空機や船舶は、これらの送信機からの超低周波信号を利用して自分の位置を確認していた。 太陽活動や地磁気嵐が発生すると、オメガシステムは航法士に数マイルもの不正確な情報を提供していた。

GNSSの信号は、太陽活動によって電離層の密度が急激に変化すると影響を受け、衛星信号がシンチレーション（星のきらめきのような現象）を起こします。 電離層擾乱時の衛星信号のシンチレーションは、HAARPの電離層改造実験で研究されています。

信号が混乱してもGPS受信機の動作を継続させるための技術として、RAIM（Receiver Autonomous Integrity Monitoring）があります。 しかし、RAIMは、GPSコンステレーションの大部分が正常に動作していることを前提としているため、地磁気嵐などの地球規模の影響でコンステレーション全体が乱れている場合には、あまり意味がありません。

衛星ハードウェアの損傷

地磁気嵐や太陽紫外線の増加は、地球の上層大気を加熱し、膨張させます。 熱せられた空気は上昇し、約1,000kmまでの人工衛星の軌道上では密度が大幅に上昇します。 その結果、空気抵抗が大きくなり、衛星の速度が低下したり、軌道が少し変化したりする。

1979年のスカイラブの破壊は、太陽活動が予想以上に活発だったために宇宙船が早期に地球の大気圏に再突入した例です。

1989年3月の大規模な地磁気嵐では、海軍の4つの航法衛星が最大で1週間の運用停止を余儀なくされ、米国宇宙司令部は影響を受けた1000以上の物体のために新しい軌道要素を掲示しなければならず、同年12月には太陽最大ミッション衛星が軌道から脱落しました。

衛星の脆弱性は、その位置にも依存します。 南大西洋異常は、衛星が通過するには危険な場所です。

技術の進歩により宇宙船の部品が小さくなったため、その小型化されたシステムは、より高エネルギーの太陽粒子に対してますます脆弱になっています。 これらの粒子は、マイクロチップを物理的に破壊したり、衛星搭載コンピュータのソフトウェア・コマンドを変更したりします。

衛星運用者にとってのもう一つの問題は、差動充電です。 地磁気嵐が発生すると、電子やイオンの数とエネルギーが増加します。 衛星がこの高エネルギー環境を通過するとき、宇宙船に衝突する荷電粒子は宇宙船の一部を差動的に帯電させます。

バルクチャージ（ディープチャージとも呼ばれる）は、電子を中心とした高エネルギー粒子が衛星の外郭を貫通し、内部に電荷を蓄積することで発生します。 ある部品に十分な電荷が蓄積されると、他の部品に放電して中和しようとすることがあります。

GeophysicsEdit

地球の磁場は、地球物理学者が地下の岩石構造を決定するために使用します。 ほとんどの場合、これらの測地学者は、石油、ガス、または鉱物の鉱床を探しています。 そのためには、地球の磁場が静かなときに、真の磁気信号を検出する必要があります。 また、地磁気嵐の時には、地下の正常な電流が強く変動するため、地下の石油や鉱物の構造を感知することができる。 この技術を「磁気探査」と呼ぶ。

Pipelines

地磁気が急激に変動すると、パイプラインに地磁気誘導電流が発生することがあります。 これはパイプラインのエンジニアにとって複数の問題を引き起こす可能性があります。

人間への放射線障害

地球の大気と磁気圏は、地上では十分に保護されていますが、宇宙飛行士は致命的な放射線障害を受ける可能性があります。 高エネルギー粒子が生体細胞に侵入すると、染色体の損傷や癌などの健康被害を引き起こす可能性があります。 大量の放射線を浴びると、即座に死に至ります。

太陽陽子現象は、高高度を飛行する航空機内でも高い放射線を発生させる可能性があります。

動物への影響 編集

動物への影響 編集 科学者たちは、動物が影響を受けるかどうかをまだ研究していますが、中には、太陽嵐がクジラの海水浴を誘発するという説もあります。 また、鳥やミツバチのように、磁気を利用して移動する動物も影響を受けるのではないかと推測されています。